Способ контроля срабатывания гидравлического пакера Советский патент 1992 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к технологии крепления нефтяных и газовых скважин, а именно к способам контроля срабатывания гидравлических пакеров, устанавливаемых на колоннах труб, спускаемых в скважине, и может быть использована в технологии крепления нефтяных и газовых скважин.

Известен способ контроля срабатывания гидравлического пакера, заключающийся в том, что внутри клапанного устройства пакера в специальной кольцевой полости размещают плавающие элементы, выполненные в виде емкостей, заполненных легкой жидкостью. При срабатывании клапанного устройства и заполнении уплот- нительного элемента пакера продавочной жидкостью кольцевая полость открывается, плавающие элементы выходят из нее и поднимаются в продавочной жидкости, заполняющей колонну труб до устья скважины. Проявление плавающих элементов на устье свидетельствует о нормальном срабатывании клапанного устройства пакера.

Известен способ контроля срабатывания заколонного гидравлического пакера, согласно которому срабатывание пакера (или пакеров) контролируют отбором из обсадной колонны расчетного объема жидкости, заполняющей эту колонну В этом способе контроля в качестве сигнала раскрытия уплотнительного элемента пакера используется вытесняемая из обсадной колонны в момент пакеровки продавочная жидкость. При этом продавочная жидкость вытесняется из обсадной колонны тампо- нажной жидкостью, которая в свою очередь вытесняется из заколонного пространства в колонну под действием находящегося в этой жидкости и раскрывающегося уплотнительного элемента пакера

Известен также способ контроля срабатывания гидравлического пакера, в котором в,качестве сигнала о раскрытии уплотнительного элемента пакерэ используется снижение давления жидкости в спущенных

Х|

01

ю

D скважину трубах, с которыми соединен пакер.

Недостатком этого.способа контроля является низкая надежность пакеровки, что обусловлено отсутствием точного измерения величины снижения давления и использования результатов измерения для контроля качества срабатывания пакера.

Целью изобретения является повышение надежности гГакбройки за счет обеспе- иеммо TQunois установки хакера в заданном интервале.4

Цель достигается тем, что в полость пакера, спущенного в скважину, подают рабочую жидкость под избыточным давлением закачки и регистрируют снижение этого давления при срабатывании пакера, определяют величину давления полного раскрытия пакера вне скважины и определяют величину снижения давления закачки при раскрытии пакера в скважине, затем вычисляют обратное отношение указанных величин, а пакеровку закачивают при значениях последнего в пределах 0,9-1,6.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Определяют величину давления полного раскрытия пакера вне скважины, что можно выполнить расчетным путем. Формула для определения этого давления ДРТ выводится из закона сжимаемости жидкостейAV /3 V- ДРТ (1

и выражения внутреннего объема уплотни- тельного элемента пакера в полностью раскрытом состоянии в скважине диаметра D:

гг

AV ij(, (2)

где AV - изменение объема жидкости, находящейся в колонне труб, м ;

/J- коэффициент сжимаемости жидкости, МПа 1;

V - внутренний объем колонны, м ,

ДРТ - изменение давления жидкости, МПа;

D - номинальный диаметр ствола скважины в зоне установки пакера, м;

6- толщина стенки уплотнительного рукава пакера, м;

d - наружный диаметр уплотнитёльного рукава пакера в нераскрытом состоянии, м;

I - длина уплотнительного рукава пакера, м;

Решая уравнение (1) относительно ДРТ, получаем

ДРТ

AV W

(3)

Подставляя в формулу (3) вместо AV 5 его выражение (2), получаем формулу для определения ДРт:

ДРт

п (Р-2 П2-с123

(4)

5

0

0

После спуска и установки пакера на заданной глубине в конце цементирования скважины повышают давление закачкой жидкости в колонну труб до фиксирования момента Стоп. Происходит раскрытие клапанного узла пакера. При этом внутренняя полость уплотнительного рукава пакера соединяется с колонной труб, и жидкость поступает в полость уплотнителя, расширяет его и плотно прижимает к стенке скважины, В результате этого происходит снижение давления в колонне труб, после чего указанное давление остается постоянным. Снижение давления ДР, измеряют с помощью образцового манометра, установленного на устье скважины. Затем вычисляют обратное отношение ДРт и Afy . Пакеровку заканчивают при значении критерия надежно- сти ДР, / ДРТ в пределах 0,9-1,6 Эти пределы найдены экспериментальным путём.

Пример (относится к скважине №743 Федоровского месторождения Тюменской области) Необходимые параметры скважины и бурового раствора,закачиваемого в обсадную колонну, приведены ниже: D 214 мм; d 168,3 мм (пакер ПГП-158); 5 8 мм; I - 1,18 м; ft 4,3-10 МПа ;

V 44,2 м°.

Сначала определяли ДРТ по формуле

(4):

45

Дрт 1(0.214 -0.016 )2 - 0,16832 7Г 1,18

4 4,3 10

442

-0,503 МПа.

После спуска и установки пакера в сква- жине на заданной глубине закачивали в обсадную колонну буровой раствор под избыточным давлением до фиксирования момента Стоп. При давлении 15 МПа произошло скачкообразное снижение давления закачки на величину AR 0,55 МПа, которая была измерена с помощью образцового манометра, установленного на цементировойной головке. Это снижение давления свидетельствовало о срабатывании пакера.

Вычислили критерий надежности /ДРт, который оказался равным AR 0.55 ЗГРТ 0,503

1.09.

ЛР Так как критерий д ру находился Ё

пределах 0,9-1,6, пакеровку закончили (с высокой степенью надежности, которая подтвердилась в период эксплуатации скважины).

д

15

Формула изобретения Способ контроля срабатывания гидравлического пакера, включающий подачу в полость пакера, спущенного в скважину, рабочей жидкости под избыточным давлением закачки и регистрацию снижения этого давления при срабатывании пакера, о т- личающийся тем, что, с целью повышения надежности пакеровки за счет обеспечения точной установки пакера в заданном интервале, определяют величину давления полного раскрытия nsxeps вне скважины и величину снижения давления закачки при раскрытии пакера в скважине, после чего вычисляют обратное отношение указанных величин, а пакеровку заканчивают при значении последнего в пределах 0,9-1,6.

Область использования: технология крепления нефтяных и газовых скважин с применением гидравлических пакеров, устанавливаемых на обсадных трубах Сущность изобретения: определяют величину давления полного раскрытия пакера вне скважины и определяют величину снижения давления закачки при раскрытии пакера в скважине, после чего вычисляют обратное отношение указанных величин, закачивая пакеровку при значениях последнего в пределах 0,9-1,6.